CN103590328B - 横向弹性限位、纵向液压熔断阻尼组合支座体系 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种横向弹性限位、纵向液压熔断阻尼组合支座体系，采用液压熔断阻尼支座纵向约束、限位调高橡胶支座横向约束；液压熔断阻尼支座位于跨中同侧的第一主墩顶部与主梁底部之间；限位调高橡胶支座位于拱脚内侧与主梁外侧之间；与第一主墩相对的第二主墩上设有双向活动球形钢支座。纵向约束在正常情况下处于锁定状态，保证使用期间在制动力、轨道力作用下纵向约束，地震时解锁，起到减震的作用，震后恢复锁定；横向约束能够保证使用期间横向限位且支座不脱空，又可减小横向地震力。地震及罕遇地震作用下，墩身及基础均在弹性范围内工作，大大提高了桥梁能够抵御的地震强度，维持了关键交通节点处交通生命线的贯通，对抗震救灾起到重要作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种桥梁支座体系，具体地是一种应用在公路及铁路拱桥、斜拉桥、悬索桥主梁支座体系。
背景技术
桥梁支座体系是对桥梁进行纵向和横向的约束，通常采用纵向约束体系和横向约束体系配合使用，保证桥梁正常使用。
常见的纵向约束体系及其缺点如下：
1、主墩设置两个纵向固定支座：其梁部竖向力绝大部分通过吊杆传递给拱肋，墩顶支座型号小。这种支座不能抵挡整个梁体的地震水平力，在强震下往往支座均被剪坏，导致桥梁结构的破坏甚至落梁；
2、两个主墩处设置速度锁定器：地震时，两主墩速度锁定器平均分担梁部地震力，可适当减小单个点承担的地震力，但是不能起到减振的作用。随着地震力的继续加大，钢箱梁会损坏，难以维修。此外，大跨度桥梁上速度锁定器型号较大，成本高；
3、桥梁中心线处纵向设(可剪断式)剪力卡榫：由于制动力及疲劳强度要求剪力卡榫剪断力不能太小，否则“剪断”隔震效果不明显，同时，钢箱梁需设置强大的加劲构造，导致钢箱梁构造复杂且造价高；
以上三种支座体系由于震后发生了支座破坏或梁部损坏，需顶梁操作，地震后养护维修困难，修复时间长，费用高。
4、主墩处布置粘滞阻尼器：由于不满足温度及制动力作用下主梁纵向固定的要求，故一般仅在大跨度斜拉桥等梁部有拉索或其他纵向约束的桥梁中采用，应用范围窄。
常规横向约束体系及其缺点如下：
1、横向设置固定支座：一般应用在支座反力小的桥型上，支座型号小，设计极为困难，同时，不能抵挡整个梁体的地震水平力；
2、横向设普通橡胶支座：桥面宽度较宽时，在降温及横向力作用下，支座往往容易经常性脱空，引起支座损坏桥面及轨道位移，不能满足列车行车横向限位要求。
发明内容
本发明针对背景技术中描述的不足，提出一种既满足桥梁使用期间纵向约束、横向限位的基本要求，又能有效减小地震力，且后期养护维修方便的支座约束体系。
本发明采用的技术方案是：一种用于约束桥梁主梁与桥墩的横向弹性限位、纵向液压熔断阻尼组合支座体系，其特征在于：采用液压熔断阻尼支座纵向约束、限位调高橡胶支座横向约束；所述液压熔断阻尼支座位于跨中同侧的第一主墩顶部与主梁底部之间；所述限位调高橡胶支座位于拱脚内侧与主梁外侧之间；与第一主墩相对的第二主墩上设有双向活动球形钢支座。
优选的，所述液压熔断阻尼支座包括上支座板和下支座板；下支座板上方滑动连接有加高块，所述加高块与上支座板之间设有球冠；所述下支座板上平行所述加高块滑动方向可拆卸设有液压熔断式粘滞阻尼器；所述加高块与所述液压熔断式粘滞阻尼器连接。
进一步优选的，所述加高块与下支座板之间设有第一滑动板。这样，可以避免加高块和下支座板的磨损，满足支座沿滑槽的位移要求。
进一步优选的，所述加高块的底部设有导轨，所述下支座板上设有与所述导轨配合的滑槽。这样，利用导轨与滑槽的配合起到导向的作用。
进一步优选的，所述加高块上设有多个连接板，所述连接板分别套设在所述液压熔断式粘滞阻尼器两端。
更进一步优选的，所述连接板的顶部为U型。
优选的，所述限位调高橡胶支座包括支座下板，支座下板上设有第二滑动板，所述支座下板与第二滑动板之间设有调高机构；所述支座下板两相对侧面设有挡板，所述挡板的高度大于所述第二滑动板与所述调高机构厚度之和；所述第二滑动板上设有支座上板，所述第二滑动板与支座上板之间设有橡胶支座本体。
进一步优选的，所述调高机构包括相对设置的一组楔形块和多个调高螺栓；所述楔形块位于所述第二滑动板底部和支座下板顶部之间，所述第二滑动板底部或支座下板顶部设有与所述楔形块配合的斜面；所述调高螺栓穿过所述楔形块；所述调高螺栓的轴向与所述楔形块的朝向平行，且垂直所述挡板。这样，通过拧紧调高螺栓，两楔形块逐渐靠近，利用斜面顶高第二滑动板，从而实现调高。
更进一步优选的，所述楔形块的两端面均为斜面，所述第二滑动板底部和支座下板顶部均设有与所述楔形块配合的斜面。
优选的，桥梁边墩上均设有双向活动球形钢支座。
本发明的有益效果是：纵向约束在正常情况下处于锁定状态，保证使用期间在制动力、轨道力作用下纵向约束，遇到地震时解锁，起到减震的作用，震后恢复锁定；横向约束能够保证使用期间横向限位且支座不脱空，又可减小横向地震力。地震及罕遇地震作用下，墩身及基础均在弹性范围内工作，大大提高了桥梁能够抵御的地震强度，维持了关键交通节点处交通生命线的贯通，对抗震救灾起到重要作用。震后支座体系仍可正常工作，液压熔断式粘滞阻尼器可拆卸，后期养护维修不需顶梁。
附图说明
图1是本发明的平面布置示意图，其中，图中箭头代表该处支座可以运动的方向；
图2是本发明主墩处的立面结构示意图；
图3是本发明公开的液压熔断阻尼支座的主视示意图；
图4是图3的剖视示意图；
图5是本发明公开的限位调高橡胶支座的剖视示意图；
图6的图5的E-E剖视示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，横向弹性限位、纵向液压熔断阻尼组合支座体系，采用液压熔断阻尼支座1纵向约束、限位调高橡胶支座2横向约束；所述液压熔断阻尼支座1位于跨中同侧的第一主墩3顶部与主梁5底部之间；所述限位调高橡胶支座2位于拱脚6内侧与主梁5外侧之间；与第一主墩3相对的第二主墩4上设有双向活动球形钢支座7；优选的，所述第一边墩和第二边墩上均采用双向活动球形钢支座7。
如图3和图4所示，所述液压熔断阻尼支座1包括上支座板1.1和下支座板1.2；下支座板1.2上方滑动连接有加高块1.3，所述加高块1.3与上支座板1.1之间设有球冠1.4；所述下支座板1.2上平行所述加高块1.3滑动方向可拆卸设有液压熔断式粘滞阻尼器1.5；所述加高块1.3上设有多个连接板1.31，所述连接板1.31分别套设在所述液压熔断式粘滞阻尼器1.5两端，优选的，所述连接板1.31的顶部为U型。
优选的，所述加高块1.3与下支座板1.2之间设有第一滑动板1.6。这样，可以避免加高块1.3和下支座板1.2的磨损，同时，满足支座沿滑槽的位移要求。
优选的，所述加高块1.3的底部设有导轨1.7，所述下支座板1.2上设有与所述导轨1.7配合的滑槽1.8。这样，利用导轨1.7与滑槽1.8的配合起到导向的作用。
如图5和图6所示，所述限位调高橡胶支座2包括支座下板2.1，支座下板2.1上设有第二滑动板2.2，所述支座下板2.1与第二滑动板2.2之间设有调高机构2.3；所述支座下板2.1两相对侧面设有挡板2.4，所述挡板2.4的高度大于所述第二滑动板2.2与所述调高机构2.3厚度之和；所述第二滑动板2.2上设有支座上板2.5，所述滑动板2.3与支座上板2.5之间设有橡胶支座本体2.6。
优选的，所述调高机构2.3包括相对设置的一组楔形块2.31和多个调高螺栓2.32；所述楔形块2.31位于所述第二滑动板2.2底部和支座下板2.1顶部之间，所述第二滑动板2.2底部或支座下板2.1顶部设有与所述楔形块2.31配合的斜面；所述调高螺栓2.32穿过所述楔形块2.31；所述调高螺栓2.32的轴向与所述楔形块2.31的朝向平行，且垂直所述挡板2.4。这样，通过拧紧调高螺栓2.32，两楔形块2.31逐渐靠近，利用斜面顶高第二滑动板2.2，从而实现调高。
进一步优选的，所述楔形块2.31的两端面均为斜面，所述第二滑动板2.2底部和支座下板2.1顶部均设有与所述楔形块2.31配合的斜面。
液压熔断式阻尼支座通过导轨导向可以纵向滑动，通过设定合理的熔断力保证正常使用期间液压熔断式阻尼支座纵向固定，而在较大地震时熔断装置解锁，粘滞阻尼器开始发挥作用。液压熔断式阻尼支座可分成两部分，即液压熔断阻尼器与双向活动钢支座两部分，可先安装双向活动钢支座，待主梁施工完成后，再安装液压熔断阻尼器。其他与同普通支座安装方案相同。
限位调高橡胶支座的弹性橡胶支座本体可以适应一定的变形，可以拧紧螺杆的螺栓调整支座的高度。增加高度调节功能后，限位调高橡胶支座能方便的安装及更换，更能保证一定的预压力，防止限位支座在温度及横向力作用下的脱空现象，保证桥面设施特别是轨道结构的稳定性及行车的安全性。限位调高橡胶支座限位支座调高量为0时放入预留空隙，定位后调高5mm，再灌浆。为防止支限位调高橡胶支座脱空，砂浆达到强度后，继续调高支座高度，使得在设定温度条件下支座预压力达到设计值。限位调高橡胶支座在调低5mm后便可留出间隙，便于达到使用年限后取出更换。
这样，纵向约束采用在液压熔断式阻尼支座，正常情况下处于锁定状态，保证使用期间在制动力、轨道力作用下纵向约束，遇到地震时解锁，起到减震的作用，震后恢复锁定；横向约束采用限位调高橡胶支座，能够保证使用期间横向限位且支座不脱空，又可减小横向地震力。地震及罕遇地震作用下，墩身及基础均在弹性范围内工作，大大提高了桥梁能够抵御的地震强度，维持了关键交通节点处交通生命线的贯通，对抗震救灾起到重要作用。保证了震后支座体系仍可正常工作，液压熔断式粘滞阻尼器可拆卸，后期养护维修不需顶梁。
采用横向弹性限位、纵向液压熔断阻尼组合支座体系后，在罕遇地震作用下，限位调高橡胶支座反力减震率可达29％，主墩处纵向力减震率可达88％；极大的改善了钢箱梁等薄壁结构的受力，降低了钢箱梁用钢量，节省了投资。承台底扭矩减震率达45％～55％，“固定”墩承台底横向弯矩减震率减震率达47％，减振效果显著，可较大幅度降低墩身及基础投资，对下部结构设计起到关键作用。
Claims (10)
1.一种用于约束桥梁主梁与桥墩的横向弹性限位、纵向液压熔断阻尼组合支座体系，其特征在于：采用液压熔断阻尼支座(1)纵向约束、限位调高橡胶支座(2)横向约束；所述液压熔断阻尼支座(1)位于跨中同侧的第一主墩(3)顶部与主梁(5)底部之间；所述限位调高橡胶支座(2)位于拱脚(6)内侧与主梁(5)外侧之间；与第一主墩(3)相对的第二主墩(4)上设有双向活动球形钢支座(7)。
2.根据权利要求1所述的横向弹性限位、纵向液压熔断阻尼组合支座体系，其特征在于：所述液压熔断阻尼支座(1)包括上支座板(1.1)和下支座板(1.2)；下支座板(1.2)上方滑动连接有加高块(1.3)，所述加高块(1.3)与上支座板(1.1)之间设有球冠(1.4)；所述下支座板(1.2)上平行所述加高块滑动方向可拆卸设有液压熔断式粘滞阻尼器(1.5)；所述加高块(1.3)与所述液压熔断式粘滞阻尼器(1.5)连接。
3.根据权利要求2所述的横向弹性限位、纵向液压熔断阻尼组合支座体系，其特征在于：所述加高块(1.3)与下支座板(1.2)之间设有第一滑动板(1.6)。
4.根据权利要求2所述的横向弹性限位、纵向液压熔断阻尼组合支座体系，其特征在于：所述加高块(1.3)的底部设有导轨(1.7)，所述下支座板(1.2)上设有与所述导轨(1.7)配合的滑槽(1.8)。
5.根据权利要求2所述的横向弹性限位、纵向液压熔断阻尼组合支座体系，其特征在于：所述加高块(1.3)上设有多个连接板(1.31)，所述连接板(1.31)分别套设在所述液压熔断式粘滞阻尼器(1.5)两端。
6.根据权利要求5所述的横向弹性限位、纵向液压熔断阻尼组合支座体系，其特征在于：所述连接板(1.31)的顶部为U型。
7.根据权利要求1所述的横向弹性限位、纵向液压熔断阻尼组合支座体系，其特征在于：所述限位调高橡胶支座(2)包括支座下板(2.1)，支座下板(2.1)上设有第二滑动板(2.2)，所述支座下板(2.1)与第二滑动板(2.2)之间设有调高机构(2.3)；所述支座下板(2.1)两相对侧面设有挡板(2.4)，所述挡板(2.4)的高度大于所述第二滑动板(2.2)与所述调高机构(2.3)厚度之和；所述第二滑动板(2.2)上设有支座上板(2.5)，所述第二滑动板(2.2)与支座上板(2.5)之间设有橡胶支座本体(2.6)。
8.根据权利要求7所述的横向弹性限位、纵向液压熔断阻尼组合支座体系，其特征在于：所述调高机构(2.3)包括相对设置的一组楔形块(2.31)和多个调高螺栓(2.32)；所述楔形块(2.31)位于所述第二滑动板(2.2)底部和支座下板(2.1)顶部之间，所述第二滑动板(2.2)底部或支座下板(2.1)顶部设有与所述楔形块(2.31)配合的斜面；所述调高螺栓(2.32)穿过所述楔形块(2.31)；所述调高螺栓(2.32)的轴向与所述楔形块(2.31)的朝向平行，且垂直所述挡板(2.4)。
9.根据权利要求8所述的横向弹性限位、纵向液压熔断阻尼组合支座体系，其特征在于：所述楔形块(2.31)的两端面均为斜面，所述第二滑动板(2.2)底部和支座下板(2.1)顶部均设有与所述楔形块(2.31)配合的斜面。
10.根据权利要求1-9中任一所述的横向弹性限位、纵向液压熔断阻尼组合支座体系，其特征在于：桥梁边墩上均设有双向活动球形钢支座(7)。
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